(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面から他方の端面にかけて複数の貫通孔が形成されるガラスキャピラリと、
前記ガラスキャピラリの前記他方の端面側から前記一方の端面側にかけて前記貫通孔の一つに挿入され、一方の端部が前記ガラスキャピラリに固定される被測定光用光ファイバと、
前記ガラスキャピラリの前記他方の端面側から前記一方の端面側にかけて、前記被測定光用光ファイバが挿入された前記貫通孔とは異なる前記貫通孔に挿入され、一方の端部が前記ガラスキャピラリに固定される少なくとも一本の漏れ光用光ファイバと、
一方の端部が前記被測定光用光ファイバの前記一方の端部に接続される出力用光ファイバと、
を備え、
前記出力用光ファイバから出射する光が、前記被測定光用光ファイバの前記一方の端部側から入射すると共に、前記出力用光ファイバから出射する光の内、前記被測定光用光ファイバに入射しない漏れ光が、前記漏れ光用光ファイバの前記一方の端部側から入射する
ことを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記漏れ光用光ファイバの前記端部は、前記被測定光用光ファイバの前記端部よりも前記ガラスキャピラリの他方の端面側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記出力用光ファイバの前記一方の端部から、前記漏れ光用光ファイバの前記一方の端部までの前記ガラスキャピラリの長手方向に沿った距離をｄとし、
前記被測定光用光ファイバのコアにおける前記漏れ光用光ファイバに最も近い部位から、前記漏れ光用光ファイバのコアにおける前記被測定光用光ファイバと最も遠い部位までの最短距離をｒとし、
前記出力用光ファイバから出力される光の発散角をθとする場合、
【数１】
0005469191.tif 000004
を満たす
ことを特徴とする請求項２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記貫通孔内において、前記漏れ光用光ファイバの前記端部に接続されるガラスロッドが配置され、
前記漏れ光は、前記ガラスロッドを介して前記漏れ光用光ファイバに入射する
ことを特徴とする請求項２に記載の光学部品。
【請求項５】
前記ガラスロッドの屈折率は、前記ガラスキャピラリの屈折率以上であることを特徴とする請求項４に記載の光学部品。
【請求項６】
前記漏れ光用光ファイバのコアの屈折率は、前記ガラスロッドの屈折率以上である
ことを特徴とする請求項４または５に記載の光学部品。
【請求項７】
前記漏れ光用光ファイバは、複数であり、
それぞれの前記漏れ光用光ファイバは、前記ガラスキャピラリ内において、前記被測定光用光ファイバの中心軸を基準として、互いに対称な位置に配置される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項８】
励起光を出射する励起光源と、
前記励起光により励起される活性元素が添加されたコア、及び、前記励起光が入射するクラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバから出射する光が、前記出力用光ファイバに入射する請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学部品と、
前記漏れ光用光ファイバから出射する前記漏れ光の強度を検出する光検出部と、
を備え、
前記励起光源から出射する励起光の強度は、前記光検出部で検出される前記漏れ光の強度に応じて調整される
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学部品と、
前記出力用光ファイバに光を入射する光源と、
前記漏れ光用光ファイバから出射する前記漏れ光の強度を検出する光検出部と、
を備え、
前記光源から出射する光の強度は、前記光検出部で検出される前記漏れ光の強度に応じて調整される
ことを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏れ光を安定して抽出することができる光学部品、及び、これを用いた光ファイバ増幅器及びレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムやレーザ加工装置には、励起光を用いて光を増幅して増幅された光を出射するレーザ装置が用いられている。また、光通信システムにおいては、信号光を励起光を用いて増幅する光ファイバ増幅器が用いられている。このようなレーザ装置や光ファイバ増幅器の一部においては、この出射する光の強度をモニタリングすることで、光の強度を調整するフィードバック制御が行われている。
【０００３】
下記特許文献１には、モニタ用の光を分離する光学部品が記載されている。この光学部品では、それぞれの光ファイバの被覆層間に光透過性のチューブが被せられて補強されたり、接続点が光透過性の樹脂等により覆われて補強されている。さらに、チューブや樹脂の外側には光センサが配置されており、この光センサが、２本の光ファイバの接続点からの漏れ光を、チューブや樹脂を介して受光することで、２本の光ファイバを伝播する光の強度を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１６２６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の光学部品において、それぞれの光ファイバの被覆層間にチューブが被せられる場合、被覆層が剥離された光ファイバが、チューブ内の空間に浮いた状態となる。従って、この光学部品は振動等に弱く、安定して漏れ光の強度を検知することができない場合がある。また、接続点が光透過性の樹脂等により覆われる場合も、樹脂が温度による影響を受けやすく、安定して漏れ光の強度を検知することができない場合がある。更に、漏れ光の強度が高い場合、樹脂等が漏れ光の一部を吸収して発熱し、焼損に至る場合もある。
【０００６】
そこで、本発明は、漏れ光を安定して抽出することができる光学部品、及び、これを用いた光ファイバ増幅器及びレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の光学部品は、一方の端面から他方の端面にかけて複数の貫通孔が形成されるガラスキャピラリと、前記ガラスキャピラリの前記他方の端面側から前記一方の端面側にかけて前記貫通孔の一つに挿入され、一方の端部が前記ガラスキャピラリに固定される被測定光用光ファイバと、前記ガラスキャピラリの前記他方の端面側から前記一方の端面側にかけて、前記被測定光用光ファイバが挿入された前記貫通孔とは異なる前記貫通孔に挿入され、一方の端部が前記ガラスキャピラリに固定される少なくとも一本の漏れ光用光ファイバと、一方の端部が前記被測定光用光ファイバの前記一方の端部に接続される出力用光ファイバと、を備え、前記出力用光ファイバから出射する光が、前記被測定光用光ファイバの前記一方の端部側から入射すると共に、前記出力用光ファイバから出射する光の内、前記被測定光用光ファイバに入射しない漏れ光が、前記漏れ光用光ファイバの前記一方の端部側から入射することを特徴とするものである。
【０００８】
このような光学部品によれば、出力用光ファイバから被測定光用光ファイバに入射されない漏れ光を漏れ光用光ファイバで抽出することができる。しかも、被測定光用光ファイバの端部と漏れ光用光ファイバの端部は、それぞれガラスキャピラリに固定されている。従って、外部から衝撃が加わる場合や、環境温度が上昇する場合であっても、それぞれの光ファイバの端部の相対的位置は固定されたままである。従って、本発明の光学部品は、漏れ光と安定して抽出することができる。このように抽出した漏れ光をモニタ用の光として利用することで、被測定光用光ファイバに入射した光の強度を正確に把握することができる。また、ガラスキャピラリなので光吸収による発熱も少ないため、高い強度の漏れ光もモニタできる。
【０００９】
また、前記漏れ光用光ファイバの前記端部は、前記被測定光用光ファイバの前記端部よりも前記ガラスキャピラリの他方の端面側に位置することが好ましい。
【００１０】
上記のように漏れ光用光ファイバの端部が、被測定光用光ファイバの端部よりも、光の進行方向側に下がることにより、漏れ光が、ガラスキャピラリの一方の端面側から他方の端面側に向かって斜めに伝播する場合においても、この斜めに伝播する漏れ光を漏れ光用光ファイバに入射することができる。従って、より多くの漏れ光を漏れ光用光ファイバに入射することができ、より多くの漏れ光を抽出することができる。
【００１１】
この場合、前記出力用光ファイバの前記一方の端部から、前記漏れ光用光ファイバの前記一方の端部までの前記ガラスキャピラリの長手方向に沿った距離をｄとし、前記被測定光用光ファイバのコアにおける前記漏れ光用光ファイバに最も近い部位から、前記漏れ光用光ファイバのコアにおける前記被測定光用光ファイバと最も遠い部位までの最短距離をｒとし、前記出力用光ファイバから出力される光の発散角をθとする場合、
【数１】
0005469191.tif 000002
を満たすことが好ましい。
【００１２】
このような関係式を満たすことで、漏れ光用光ファイバのコアの光の入射面全面で漏れ光を受光することができる。従って、より効率良く漏れ光を抽出することができる。
【００１３】
また、上述のように前記漏れ光用光ファイバの前記端部は、前記被測定光用光ファイバの前記端部よりも前記ガラスキャピラリの他方の端面側に位置する場合には、前記貫通孔内において、前記漏れ光用光ファイバの前記端部に接続されるガラスロッドが配置され、前記漏れ光は、前記ガラスロッドを介して前記漏れ光用光ファイバに入射するが好ましい。
【００１４】
漏れ光がガラスキャピラリに入射する場合、ガラスキャピラリから貫通孔内の空間に伝播する漏れ光の量よりも、ガラスキャピラリから貫通孔内に配置されたガラスロッドに伝播する漏れ光の量の方が多くなる。従って、このような構成にすることで、漏れ光をより漏れ光用光ファイバの端部まで伝播することができる。従って、より多くの漏れ光を漏れ光用光ファイバに入射させることができる。
【００１５】
さらに、前記ガラスロッドの屈折率は、前記ガラスキャピラリの屈折率以上であることが好ましく、この場合、ガラスキャピラリに入射した漏れ光をよりガラスロッドに伝播することができる。
【００１６】
また、前記漏れ光用光ファイバのコアの屈折率は、前記ガラスロッドの屈折率以上であることが好ましく、この場合には、ガラスロッドに入射した漏れ光をより効率的に漏れ光用光ファイバに入射することができる。
【００１７】
また、前記漏れ光用光ファイバは、複数であり、それぞれの前記漏れ光用光ファイバは、前記ガラスキャピラリ内において、前記被測定光用光ファイバの中心軸を基準として、互いに対称な位置に配置されることが好ましい。
【００１８】
被測定光用光ファイバが複数の漏れ光用光ファイバで囲まれることにより、出力用光ファイバと被測定光用光ファイバとが軸ずれしている場合であっても、漏れ光用光ファイバ全体で抽出する漏れ光の量が変化することを抑制することができる。特に漏れ光用光ファイバが３本以上であれば、上記のように軸ずれする場合であっても、上記軸ずれの方向によらず、全ての漏れ光用光ファイバで抽出する漏れ光の量が変化することを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の光ファイバ増幅器は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光により励起される活性元素が添加されたコア、及び、前記励起光が入射するクラッドを有する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバから出射する光が、前記出力用光ファイバに入射する上記のいずれかに記載の光学部品と、前記漏れ光用光ファイバから出射する前記漏れ光の強度を検出する光検出部と、を備え、前記励起光源から出射する励起光の強度は、前記光検出部で検出される前記漏れ光の強度に応じて調整されることを特徴とするものである。
【００２０】
このような光ファイバ増幅器によれば、漏れ光の強度に基づいて、光の増幅の程度を調節することになる。そして、光学部品において、出力用光ファイバから被測定光用光ファイバに入射しない漏れ光を漏れ光用光ファイバから安定して抽出することができる。従って、光検出部において、漏れ光の強度を安定して検出することができる。このように計測する漏れ光の強度が、安定しているため、励起光源から出射する光の強度に安定したフィードバックをかけることができ、安定した光の増幅を行うことができる。
【００２１】
また、本発明のレーザ装置は、上記のいずれかに記載の光学部品と、前記出力用光ファイバに光を入射する光源と、前記漏れ光用光ファイバから出射する前記漏れ光の強度を検出する光検出部と、を備え、前記光源から出射する光の強度は、前記光検出部で検出される前記漏れ光の強度に応じて調整されることを特徴とするものである。
【００２２】
光学部品において、出力用光ファイバから被測定光用光ファイバに入射しない漏れ光を漏れ光用光ファイバから安定して抽出することができる。従って、光検出部において、漏れ光の強度を安定して検出することができる。このように計測する漏れ光の強度が、安定しているため、光源から出射する光の強度に安定したフィードバックをかけることができ、被測定光用光ファイバから安定した出力光を出射することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、漏れ光を安定して抽出することができる光学部品、及び、これを用いた光ファイバ増幅器及びレーザ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の光学部品の第１実施形態に係る光学部品を示す図である。
【図２】図１に示すガラスキャピラリの断面図である。
【図３】本発明の光学部品の第２実施形態に係る光学部品の断面図である。
【図４】本発明に係るレーザ装置の実施形態を示す図である。
【図５】図４に示すレーザ装置の具体例を示す図である。
【図６】実施例１の光源の出力の強度と漏れ光の強度との関係を示す図である。
【図７】実施例１の光源の出力の強度と漏れ光の強度との関係の温度依存性を示す図である。
【図８】実施例１及び実施例２の光源の出力の強度と漏れ光の強度との関係を示す図である。
【図９】実施例３の光源の出力の強度と漏れ光の強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る光学部品、及び、これを用いた光ファイバ増幅器及びレーザ装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
（１）光学部品の第１実施形態
図１は、本実施形態に係る光学部品を示す図である。図１に示すように、本実施形態の光学部品１は、光を出射する出力用光ファイバ１０と、複数の貫通孔が形成されたガラスキャピラリ２０と、ガラスキャピラリ２０の貫通孔に挿入される被測定光用光ファイバ３０と、ガラスキャピラリ２０の他の貫通孔にそれぞれ挿入される複数の漏れ光用光ファイバ４０とを主な構成として備える。なお、理解の容易のため、図１において、光学部品１は、出力用光ファイバ１０とガラスキャピラリ２０とが離された状態で示されている。
【００２７】
出力用光ファイバ１０は、コア１１とコア１１の外周面を隙間なく囲むクラッド１２を備える。コア１１の屈折率は、クラッド１２の屈折率よりも高くされる。コア１１の直径は、特に限定されないが、例えば１３μｍとされ、クラッド１２の外径は、特に限定されないが、例えば４６０μｍとされる。
【００２８】
図２は、図１に示すガラスキャピラリ２０の断面図である。具体的には、図２（ａ）は、ガラスキャピラリ２０の長手方向に垂直な方向の断面図であり、図２（ｂ）は、ガラスキャピラリ２０の長手方向に沿った断面図である。
【００２９】
図１、図２に示すように、ガラスキャピラリ２０は、外形が円柱状の形状をしており、一方の端面２６から他方の端面２７にかけて、複数の貫通孔が形成されている。本実施形態では、ガラスキャピラリ２０の中心軸に沿って、一つの貫通孔２１が形成されていると共に、この貫通孔２１を囲むように複数の貫通孔２２が形成されている。これら複数の貫通孔２２は、ガラスキャピラリ２０の中心軸を基準として、互いに対称な位置に形成されている。つまり、複数の貫通孔２２は、ガラスキャピラリ２０の長手方向に垂直な断面において、それぞれの貫通孔２２の中心が、貫通孔２１の中心を中心とする円上において等間隔となるように形成されている。また、ガラスキャピラリ２０は、例えば、何らドーパントが添加されない純粋な石英から形成されている。
【００３０】
被測定光用光ファイバ３０は、コア３１とコア３１の外周面を隙間なく囲むクラッド３２を備える。コア３１の屈折率は、クラッド３２の屈折率よりも高くされ、例えば、出力用光ファイバ１０のコア１１の屈折率と同等とされる。また、コア３１の直径は、特に限定されないが、例えば、出力用光ファイバ１０のコア１１の直径と同等とされ、クラッド３２の外径は、ガラスキャピラリ２０の中心軸に沿って形成される貫通孔２１の内径と同等とされ、例えば１２５μｍとされる。
【００３１】
漏れ光用光ファイバ４０の数は、ガラスキャピラリ２０に形成されている中心軸に沿って形成された貫通孔２１の周りを囲む複数の貫通孔２２の数と同数とされる。それぞれの漏れ光用光ファイバ４０は、互いに同じ構成とされ、コア４１とコア４１の外周面を隙間なく囲むクラッド４２を備える。コア４１の屈折率は、クラッド４２の屈折率よりも高くされ、例えば、出力用光ファイバ１０のコア１１の屈折率と同等とされる。また、コア４１の直径は、特に限定されないが、例えば５０μｍとされ、クラッド４２の外径は、ガラスキャピラリ２０の中心軸に沿って形成される貫通孔２１を囲む複数の貫通孔２２の内径と同等とされ、例えば１２５μｍとされる。
【００３２】
図１、図２に示すように、被測定光用光ファイバ３０は、ガラスキャピラリ２０の中心軸に沿って形成されている貫通孔２１に、他方の端面２７側から一方の端面２６側にかけて、挿入されている。そして、被測定光用光ファイバ３０の一方の端部は、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６と面一にされた状態で、ガラスキャピラリ２０に融着により固定されている。また、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０は、被測定光用光ファイバ３０と同じ方向を向いて、他方の端面２７側から一方の端面２６側にかけて、それぞれの貫通孔２２に挿入されている。そして、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の一方の端部は、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６と面一にされた状態で、ガラスキャピラリ２０に融着により固定されている。
【００３３】
なお、上記のように、複数の貫通孔２２は、ガラスキャピラリ２０の中心軸に沿って形成されている貫通孔２１を囲み、ガラスキャピラリ２０の中心軸を基準として、互いに対称な位置に形成されている。従って、これらの貫通孔２２に挿入されるそれぞれの漏れ光用光ファイバ４０は、ガラスキャピラリ２０内において、中心の貫通孔２１に挿入される被測定光用光ファイバ３０の中心軸を基準として、互いに対称な位置に配置されていることになる。つまり、複数の漏れ光用光ファイバ４０は、ガラスキャピラリ２０の長手方向に垂直な断面において、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の中心が、被測定光用光ファイバ３０の中心を中心とする円上において等間隔となるように配置される。
【００３４】
このように被測定光用光ファイバ３０の一方の端部と漏れ光用光ファイバ４０の一方の端部とをガラスキャピラリ２０に固定するには、まず、被測定光用光ファイバ３０が挿入される貫通孔２１の内径が被測定光用光ファイバ３０のクラッド３２の外径よりも僅かに大きく、漏れ光用光ファイバ４０が挿入されるそれぞれの貫通孔２２の内径が漏れ光用光ファイバ４０のクラッド４２よりも僅かに大きいガラスキャピラリを準備する。このガラスキャピラリのそれぞれの貫通孔の内径の大きさは、上記のように被測定光用光ファイバ３０のクラッド３２、及び、漏れ光用光ファイバ４０のクラッド４２の外径がそれぞれ１２５μｍである場合、例えば１３０μｍであれば良い。そして、準備したガラスキャピラリのそれぞれの貫通孔に被測定光用光ファイバ３０及び漏れ光用光ファイバ４０をそれぞれ挿入して、加熱によりガラスキャピラリを縮径する。こうしてガラスキャピラリの貫通孔の内径が、被測定光用光ファイバ３０のクラッド３２の外径や、漏れ光用光ファイバ４０のクラッド４２の外径と同じになり、被測定光用光ファイバ３０およびそれぞれの漏れ光用光ファイバ４０は、ガラスキャピラリ２０に固定される。その後、被測定光用光ファイバ３０の一方の端部、及び、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の一方の端部と、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６とが面一になるように研磨する。こうして、被測定光用光ファイバ３０の一方の端部、及び、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の一方の端部は、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６と面一にされた状態で、ガラスキャピラリ２０に固定される。
【００３５】
さらに、図１に示すように出力用光ファイバ１０のコア１１から出射する光が、被測定光用光ファイバ３０のコア３１に入射するように、出力用光ファイバ１０の一方の端部が、被測定光用光ファイバ３０の一方の端部に接続されている。この接続は、融着により行えばよい。ただし、出力用光ファイバ１０と被測定光用光ファイバ３０との接続は、出力用光ファイバ１０のコア１１から出射する光の全てが被測定光用光ファイバ３０のコア３１に入射する理想的な状態とはせず、例えば、出力用光ファイバ１０のコア１１と被測定光用光ファイバ３０のコア３１とが僅かに軸ずれを起こしている状態としたり、出力用光ファイバ１０のコア１１と被測定光用光ファイバ３０のコア３１の接続部分が僅かにゆがんだ状態としたりする。このように接続することにより、出力用光ファイバ１０から出射する光の一部は、被測定光用光ファイバ３０のコア３１に入射せずに漏れ光とされる。例えば、出力用光ファイバ１０を酸水素バーナや放電により被測定光用光ファイバ３０に融着すれば、通常、精度良く融着をしても、出力用光ファイバ１０のコア１１から出射する光の一部は漏れ光となる。なお、上述のように出力用光ファイバ１０のクラッド１２は、被測定光用光ファイバ３０のクラッド３２よりも外径が大きいため、出力用光ファイバ１０のクラッド１２は、被測定光用光ファイバ３０のクラッド３２以外に、少なくともガラスキャピラリ２０の一方の端面２６に融着されている。
【００３６】
以上のように光学部品１は構成されている。なお、特に図示しないが、出力用光ファイバ１０、及び、被測定光用光ファイバ３０、及び、漏れ光用光ファイバ４０は、ガラスキャピラリ２０から離れた場所において、クラッドの外周面を被覆する被覆層を有していても良い。
【００３７】
次に光学部品１の光学的な動作とその作用について説明をする。
【００３８】
出力用光ファイバ１０の端部から光が出射すると、出射した光の殆どは、被測定光用光ファイバ３０のコア３１に入射する。コア３１に入射した光は、コア３１を伝播する。一方、コア３１に入射せずに漏れ光となった光は、ガラスキャピラリ２０内を伝播して、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０のコア４１に入射する。それぞれのコア４１に入射した漏れ光は、コア４１を伝播する。
【００３９】
このとき、被測定光用光ファイバ３０の端部と漏れ光用光ファイバ４０の端部とは、互いに、ガラスキャピラリ２０によって、その相対的位置が固定されている。従って、出力用光ファイバ１０から光が出射するときに、振動や温度変化が生じるとしても、漏れ光用光ファイバ４０に入射する漏れ光の量が変化することを抑制することができる。従って、安定して、漏れ光を抽出することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、上記のように、漏れ光用光ファイバ４０が複数であり、かつ、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０が、ガラスキャピラリ２０内において、中心の貫通孔２１に挿入される被測定光用光ファイバ３０の中心軸を基準として、互いに対称な位置に配置されている。従って、出力用光ファイバ１０のコア１１と被測定光用光ファイバ３０のコア３１とが軸ずれを起こしている場合、複数の漏れ光用光ファイバ４０全体に入射する漏れ光の量が、その軸ずれの方向によって異なることを抑制することができる。つまり、出力用光ファイバ１０のコア１１が、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６の径方向における、ある一方に軸ずれしている場合、その方向にある漏れ光用光ファイバ４０には、より多くの漏れ光が入射する。しかし、一方の端面２６の径方向において、その一方と反対側に配置されている漏れ光用光ファイバ４０に入射する漏れ光の量は少なくなる。このように入射する漏れ光が多くなる漏れ光用光ファイバ４０と、入射する漏れ光が少なくなる漏れ光用光ファイバ４０とで、漏れ光の量が相殺されて、漏れ光用光ファイバ４０全体として、漏れ光の量が変化することを抑制することができる。従って、製品によるばらつきを抑えて、安定した漏れ光の抽出を行うことができる。
【００４１】
（２）  光学部品の第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００４２】
図３は、本実施形態に係る光学部品の断面図であり、第１実施形態の図２（ｂ）に相当する図である。図３に示すように、本実施形態の光学部品２は、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の一方の端部が、被測定光用光ファイバ３０の一方の端部よりもガラスキャピラリ２０の他方の端面２７側に位置する点において、第１実施形態の光学部品１と異なる。つまり、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の端部は、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６と面一とされず、貫通孔２２内に入っている状態で、ガラスキャピラリ２０に固定されている。
【００４３】
また、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０の端部には、ガラスロッド５０が接続されている。それぞれのガラスロッド５０は、円柱状の形状をしており、直径が漏れ光用光ファイバ４０のクラッド４２の外径と同様とされる。そして、それぞれのガラスロッド５０は、一方の端面がガラスキャピラリ２０の一方の端面２６と面一とされ、他方の端面が、漏れ光用光ファイバ４０の端部に接続されている。このような状態で、それぞれのガラスロッド５０は、それぞれの貫通孔内において、ガラスキャピラリ２０に固定されている。
【００４４】
なお、本実施形態においては、ガラスロッド５０の屈折率は、ガラスキャピラリ２０の屈折率以上とされることが好ましい。また、漏れ光用光ファイバ４０のコア４１の屈折率は、ガラスロッド５０の屈折率以上とされることが好ましい。
【００４５】
ここで、図３に示すように、被測定光用光ファイバ３０の一方の端部から、漏れ光用光ファイバ４０の一方の端部までのガラスキャピラリ２０の長手方向に沿った距離をｄとし、さらに、被測定光用光ファイバ３０のコア３１における漏れ光用光ファイバ４０に最も近い部位から、漏れ光用光ファイバ４０のコア４１における被測定光用光ファイバ３０と最も遠い部位までの最短距離をｒとする。さらに、漏れ光が、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６側から他方の端面２７側に向かって斜めに伝播する場合の発散角をθとする。
【００４６】
このとき、漏れ光用光ファイバ４０のコア４１の一方の端部全体に漏れ光が照射されるためには、下記式１を満たせば良い。
【数２】
0005469191.tif 000003
【００４７】
この式１を満たすことで、コア４１の一方の端部全体で漏れ光を受光することができる。従って、より効率良く漏れ光を抽出することができる。
【００４８】
このような光学部品２によれば、上記のように漏れ光用光ファイバ４０の端部が、被測定光用光ファイバ３０の端部よりも、光の進行方向側に下がることになる。従って、漏れ光が、ガラスキャピラリ２０の一方の端面２６側から他方の端面２７側に向かって斜めに伝播する場合においても、この斜めに伝播する漏れ光を漏れ光用光ファイバ４０のコア４１に入射することができる。従って、より多くの漏れ光を漏れ光用光ファイバ４０に入射することができ、より多くの漏れ光を抽出することができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、貫通孔２２内において、漏れ光用光ファイバ４０の端部にガラスロッド５０が接続されており、漏れ光は、ガラスロッド５０を介して漏れ光用光ファイバ４０のコア４１に入射する。従って、ガラスロッド５０が配置されず、漏れ光が、ガラスキャピラリ２０から貫通孔２２内の空間を介して、漏れ光用光ファイバ４０の端部まで伝播するよりも、漏れ光をより漏れ光用光ファイバ４０の端部まで伝播することができる。特に、上記のように、ガラスロッド５０の屈折率が、ガラスキャピラリ２０の屈折率以上とされていれば、ガラスキャピラリ２０に入射する漏れ光をより効率良くガラスロッド５０に伝播することができる。また、上記のように、漏れ光用光ファイバ４０のコア４１の屈折率が、ガラスロッド５０の屈折率以上とされていれば、ガラスロッド５０に伝播する光をより効率良く、漏れ光用光ファイバ４０のコア４１に伝播することができる。
【００５０】
（３）  レーザ装置の実施形態
次に上記光学部品を用いたレーザ装置について説明する。
【００５１】
図４は、本実施形態のレーザ装置を示す図である。図４に示すように本実施形態のレーザ装置１００は、光源６０と、光源６０に接続される上記実施形態の光学部品１と、漏れ光用光ファイバ４０に接続される光検出部７２と、制御部７３と、を主な構成として備える。
【００５２】
光源６０は、レーザ光を出射する限りにおいて、特に限定されないが、例えば、半導体レーザ装置や、ファイバレーザ装置から構成される。このファイバレーザ装置としては、ファブリペロー型、ファイバリング型、ＭＯ−ＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）型のファイバレーザ装置を挙げることができる。
【００５３】
光源６０の光の出射部には、光学部品１の出力用光ファイバ１０の被測定光用光ファイバ３０と接続される側と反対側の端部が接続されており、光源６０から出射する光は、出力用光ファイバ１０のコア１１に入射される。
【００５４】
また、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０のガラスキャピラリ２０に固定される側と反対側の端部は、光検出部７２に接続されている。光検出部７２は、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０から出射する光を受光して、電圧に変換するフォトダイオード等の受光素子を備え、受光素子で受光する漏れ光の強度に応じた電気信号を出力するように構成されている。
【００５５】
光検出部７２は、制御部７３に電気的に接続されている。制御部７３は、光検出部７２から出力される電気信号が入力するよう構成されており、入力した電気信号に基づく制御信号を生成して出力するよう構成されている。
【００５６】
制御部７３は、光源６０に電気的に接続されており、光源６０は、制御部７３から出力される制御信号により、出射する光の強度が制御される。
【００５７】
このようなレーザ装置１００において、光源６０から所定の強度の光が出射されると、この光は、出力用光ファイバ１０から被測定光用光ファイバ３０に伝播し、被測定光用光ファイバ３０から出射される。このとき、光学部品１において、出力用光ファイバ１０から被測定光用光ファイバ３０に入射しない漏れ光がそれぞれの漏れ光用光ファイバ４０に入射し、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０に入射した漏れ光は、光検出部７２まで伝播する。
【００５８】
光検出部７２では、受光した漏れ光の強度を検出して、漏れ光の強度に応じた電気信号を出力し、制御部７３は、この電気信号を受ける。そして、制御部７３は、この電気信号に基づいた制御信号を生成する。制御部７３にて、例えば、受けた電気信号から漏れ光の強度が大きく、被測定光用光ファイバ３０に入射する光の強度が大きいと判断される場合には、光源６０から出射される光の強度が小さくなる制御信号を生成し、逆に、受けた電気信号から漏れ光の強度が小さく、被測定光用光ファイバ３０に入射する光の強度が小さいと判断される場合には、光源６０から出射される光の強度が大きくなる制御信号を生成する。そして、生成した制御信号を光源６０に出力する。
【００５９】
光源６０では、制御部７３から受けた制御信号に従って、出射する光の強度を調節する。
【００６０】
本実施形態のレーザ装置によれば、光学部品１において、出力用光ファイバ１０から被測定光用光ファイバ３０に入射しない漏れ光を漏れ光用光ファイバ４０から安定して抽出することができる。従って、光検出部７２において、漏れ光の強度を安定して検出することができる。このように、検出される漏れ光の強度が安定しているため、光源６０から出射する光の強度に安定したフィードバックをかけることができ、被測定光用光ファイバ３０から安定した出力光を出射することができる。
【００６１】
（４）  レーザ装置の具体例
次にレーザ装置１００の具体例について説明する。
【００６２】
本具体例においては、光源６０が、ＭＯ-ＰＡ型のファイバレーザ装置である場合について説明する。図５は、図４に示すレーザ装置の具体例を示す図である。上記のように光源６０は、ＭＯ-ＰＡ型のファイバレーザ装置であり、種光を出射する種光源６１と、励起光を出射する励起光源６３と、増幅用光ファイバ６６と、種光源６１から出射する種光及び励起光源６３から出射する励起光を増幅用光ファイバ６６に入射する光カプラ６５と、を主な構成として備える。なお、図５において、理解の容易のため、一部の漏れ光用光ファイバ４０が省略されている。
【００６３】
このレーザ装置１００は、図５において、破線で囲まれた光ファイバ増幅器７０と種光源６１とから成るＭＯ−ＰＡ型のファイバレーザ装置として把握することもできる。この場合、光ファイバ増幅器７０は、励起光を出射する励起光源６３と、励起光により励起される活性元素が添加されたコア、及び、励起光が入射するクラッドを有する増幅用光ファイバ６６と、増幅用光ファイバ６６から出射する光が、出力用光ファイバ１０入射する上記実施形態の光学部品１と、漏れ光用光ファイバ４０に接続される光検出部７２と、制御部７３と、を主な構成として備えることになる。
【００６４】
種光源６１は、例えば、レーザダイオードから成るレーザ光源や、ファブリペロー型やファイバリング型のファイバレーザ装置から構成されている。種光源６１は、種光用光ファイバ６２に接続されている。従って、種光源６１から出射される種光は、種光用光ファイバ６２のコアを伝播する。
【００６５】
励起光源６３は、複数のレーザダイオード（ＬＤ）を備えており、それぞれのＬＤには、それぞれ励起光用光ファイバ６４が接続されている。従って、それぞれのＬＤから出射される励起光は、励起光用光ファイバ６４を伝播する。
【００６６】
増幅用光ファイバ６６は、例えば、コアと、コアを隙間なく囲むクラッドと、クラッドを被覆する外側クラッドとを備えるダブルクラッドファイバとされている。クラッドの屈折率はコアの屈折率よりも低く、外側クラッドの屈折率はクラッドの屈折率よりもさらに低くされている。コアには、例えば、励起光源６３から出射する励起光により励起状態とされるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素添加が添加されている。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）やクロム（Ｃｒ）等が挙げられる。
【００６７】
光カプラ６５において、種光用光ファイバ６２のコアが、増幅用光ファイバ６６のコアに接続されており、励起光用光ファイバ６４のコアが、増幅用光ファイバ６６のクラッドに接続されている。
【００６８】
また、増幅用光ファイバ６６の光カプラ６５側と反対側の端部は、出力用光ファイバ１０に接続されており、増幅用光ファイバ６６のコアから出射する光は、出力用光ファイバ１０のコア１１に入射するよう構成されている。
【００６９】
さらに、制御部７３は光源６０の励起光源６３に電気的に接続されており、制御部７３の制御信号により、出射する励起光の強度が制御されるように構成されている。
【００７０】
このようなレーザ装置１００においては、まず、種光源６１から所定の波長の種光が出射すると共に、励起光源６３のそれぞれのレーザダイオードから所定の波長の励起光が出射する。種光源６１から出射された種光は、種光用光ファイバ６２のコアを伝播して、光カプラ６５にて増幅用光ファイバ６６のコアに入射して、増幅用光ファイバ６６のコアを伝播する。また、励起光源６３から出射する励起光は、励起光用光ファイバ６４を伝播して、光カプラ６５にて、増幅用光ファイバ６６のクラッドに入射して、増幅用光ファイバ６６のクラッドを主に伝播する。
【００７１】
そして、増幅用光ファイバ６６において、励起光がコアを通過するときに活性元素を励起して、励起状態にされた活性元素は、種光による誘導放出を起こし、この誘導放出により種光が増幅されて、出力光として増幅用光ファイバ６６から出射する。
【００７２】
増幅用光ファイバ６６のコアから出射した出力光は、出力用光ファイバ１０のコア１１に入射し、コア１１を伝播して、出力用光ファイバ１０のコア１１から被測定光用光ファイバ３０のコア３１に入射する。その後、上記のレーザ装置の説明と同様にして、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０で抽出される漏れ光の強度が、光検出部７２で検出されて、制御部７３では、光検出部７２から出力された漏れ光の強度に基づく電気信号を受けて、制御信号を生成し出力する。
【００７３】
制御部７３から出力される制御信号は、励起光源６３に入力され、励起光源６３は、この制御信号に基づいて、出射する励起光の強度を調節する。
【００７４】
従って、光ファイバ増幅器７０においては、漏れ光の強度に基づいて、光の増幅の程度を調節することになる。そして、光学部品１において、この漏れ光の抽出が安定しているため、光ファイバ増幅器７０は、安定した光の増幅を行うことができる。
【００７５】
なお、上記レーザ装置１００及び光ファイバ増幅器７０では、光学部品として、第１実施形態の光学部品１を用いて説明したが、第２実施形態の光学部品２を用いても良い。
【００７６】
以上、本発明について、上述の実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７７】
例えば、上述の光学部品の第２実施形態においては、貫通孔２２内にガラスロッド５０が配置されたが、ガラスロッド５０は必ずしも配置されなくても良い。
【００７８】
また、上記実施形態では、複数の漏れ光用光ファイバ４０が用いられたが、漏れ光用光ファイバ４０は、単数でも複数でも良い。また、漏れ光用光ファイバ４０が複数である場合、それぞれの漏れ光用光ファイバ４０は、ガラスキャピラリ２０内において、被測定光用光ファイバ３０の中心軸を基準として、互いに対称な位置に配置されなくても良い。
【００７９】
また、上記レーザ装置の具体例においては、増幅用光ファイバ６６が出力用光ファイバ１０に接続されていたが、出力用光ファイバ１０を増幅用光ファイバ６６と同様の構成として、増幅用光ファイバ６６と出力用光ファイバ１０とが一体に形成されていても良い。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００８１】
（実施例１）
外径が８００μｍで、長さが１０ｍｍの円柱状のガラスキャピラリを準備した。このガラスキャピラリには、一方の端面から他方の端面にかけて、直径が１３０μｍの貫通孔が２つ形成されており、それぞれの貫通孔の中心間距離は２００μｍであった。また、被測定光伝播用光ファイバとして、コアの直径が１３μｍであり、クラッドの外径が１２５μｍの光ファイバを準備した。また、漏れ光用光ファイバとして、コアの直径が５０μｍであり、クラッドの外径が１２５μｍの光ファイバを準備した。更に出力用光ファイバとして、コアの直径が１３μｍであり、クラッドの外径が４６０μｍの光ファイバを準備した。
【００８２】
次に、キャピラリの一方の貫通孔に被測定光用光ファイバの端部を挿入すると共に、キャピラリの他方の貫通孔に漏れ光用光ファイバの端部を挿入した。このときそれぞれの光ファイバの端部は、キャピラリの一方の端部と面一になるようにした。そして、キャピラリを酸水素バーナで加熱することで、キャピラリに被測定光用光ファイバの端部及び漏れ光用光ファイバの端部を固定した。次に出力用光ファイバのコアと被測定光用光ファイバのコアとを軸合わせして、出力用光ファイバを被測定光用光ファイバに融着した。つまり、出力用光ファイバのコアから被測定光用光ファイバのコアに光を伝播する場合に、漏れ光が少なくなるようにした。このとき、上記のように出力用光ファイバのクラッドの外径は、被測定光用光ファイバのクラッドの外径よりも大きいため、出力用光ファイバのクラッドは、キャピラリにも融着した。こうして光学部品を作製した。
【００８３】
また、漏れ光用光ファイバのキャピラリに固定されていない側の端部をフォトダイオードに光学的に接続して、漏れ光用光ファイバから出射する光の強度をフォトダイオードで検出できるようにした。
【００８４】
次に出力用光ファイバに光を入射して、出力用光ファイバのコアから被測定光用光ファイバのコアに向けて光を出射した。そして、出力用光ファイバに入射する光の強度を変化させることで、出力用光ファイバから出射する光の強度を変化させた。そのときフォトダイオードが検出する漏れ光の強度を図６に示す。
【００８５】
図６に示すように、本実施例の光学部品の構成により、出力用光ファイバから出射する光の強度に応じて、漏れ光用光ファイバで抽出される漏れ光の強度が大きくなることが確認された。
【００８６】
次に、この光学部品が置かれる環境の温度を０℃，２５℃，４０℃と変化させて、上記と同様に出力用光ファイバのコアから被測定光用光ファイバのコアに向けて光を出射し、出射する光の強度を変化させた。そのときフォトダイオードが検出する漏れ光の強度を図７に示す。
【００８７】
図７に示すように、それぞれの温度でプロットされる位置は略変わらず、本実施例の光学部品によれば、環境温度によらず安定して、漏れ光を抽出できることが確認された。従って、本発明の光学部品によれば、漏れ光用光ファイバにより、適切に漏れ光を抽出できることが確認された。
【００８８】
（実施例２）
漏れ光用光ファイバの端部をキャピラリの貫通孔内に５００μｍ引っ込めた。さらに、漏れ光用光ファイバのクラッドの外径と同様の直径であり、長さが５００μｍのガラスロッドをこの貫通孔内に挿入し、ガラスロッドと漏れ光用光ファイバとが接続された状態で、キャピラリにガラスロッドと漏れ光用光ファイバとを固定した。それ以外の構成を実施例１と同様として、光学部品を作製した。
【００８９】
次に、実施例１と同様にして、出力用光ファイバのコアから被測定光用光ファイバのコアに向けて光を出射し、出射する光の強度を変化させた。そのときフォトダイオードが検出する漏れ光の強度を図８に示す。
【００９０】
図８に示すように、本実施例の光学部品によれば、更に効率良く漏れ光を抽出できることが確認された。
【００９１】
（実施例３）
次に、中心軸に沿って貫通孔が形成され、この中心軸に沿った貫通孔の周りに６つの貫通孔が形成されたこと以外は、第１実施形態のガラスキャピラリと同様のガラスキャピラリを準備した。このガラスキャピラリに形成されるそれぞれの貫通孔の大きさは、実施例１のガラスキャピラリに形成される貫通孔と同様であり、中心軸に沿った貫通孔の周りに形成された６つのそれぞれ貫通孔と、中心軸に沿って形成される貫通孔との中心間距離は２００μｍであった。更に中心軸に沿った貫通孔の周りに形成された６つのそれぞれ貫通孔は、それぞれ中心軸を基準として対称に形成されていた。
【００９２】
そして、中心の貫通孔に実施例１と同様にして、実施例１と同様の被測定光伝播用光ファイバを挿入して、ガラスキャピラリに固定した。更に、中心軸に沿った貫通孔の周りに形成された６つのそれぞれ貫通孔に、実施例１と同様にして、実施例１と同様の漏れ光用光ファイバを挿入して、それぞれガラスキャピラリに固定した。
【００９３】
そして、出力用光ファイバの中心軸と被測定光用光ファイバの中心軸とを２μｍキャピラリの径方向にオフセットしたこと以外は、実施例１と同様にして、出力用光ファイバを被測定光用光ファイバに融着した。こうして光学部品を作製した。なお、このオフセットは、本発明に必須の構成ではないが、本発明の効果を確認するために本実施例であえて設けられているものである。
【００９４】
また、それぞれの漏れ光用光ファイバのキャピラリに固定されていない側の端部を個別にフォトダイオードに光学的に接続して、それぞれの漏れ光用光ファイバから出射する光の強度を個別にフォトダイオードで検出できるようにした。
【００９５】
次に、実施例１と同様にして、出力用光ファイバのコアから被測定光用光ファイバのコアに向けて光を出射し、出射する光の強度を変化させた。それぞれのフォトダイオードが検出する漏れ光の強度を図９に示す。
【００９６】
図９に示すように、上記オフセットにより、漏れ光の伝播方向に異方性があることが分かる。しかし、漏れ光用ファイバが、中心軸を基準として対象に配置されているため、オフセットにより、漏れ光の入射量が減少する漏れ光用ファイバと、漏れ光の入射量が増加する漏れ光用ファイバとで、抽出する漏れ光の量が相殺される。従って、漏れ光用光ファイバ全体から漏れ光の強度を検出することで、漏れ光の伝播方向の異方性からの影響が抑制されることが確認された。このため、オフセットによる漏れ光の変動の影響を抑制でき、安定して被測定光用光ファイバに入射する光の量を測定できると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明によれば、本発明によれば、漏れ光を安定して抽出することができる光学部品、及び、これを用いた光ファイバ増幅器及びレーザ装置が提供され、光通信システムやレーザ加工装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１，２・・・光学部品
１０・・・出力用光ファイバ
２０・・・ガラスキャピラリ
３０・・・被測定光用光ファイバ
４０・・・漏れ光用光ファイバ
５０・・・ガラスロッド
６０・・・光源
６１・・・種光源
６３・・・励起光源
６５・・・光カプラ
６６・・・増幅用光ファイバ
７０・・・光ファイバ増幅器
７２・・・光検出部
７３・・・制御部
１００・・・レーザ装置
【図１】
0005469191.tif 000005
【図２】
0005469191.tif 000006
【図３】
0005469191.tif 000007
【図４】
0005469191.tif 000008
【図５】
0005469191.tif 000009
【図６】
0005469191.tif 000010
【図７】
0005469191.tif 000011
【図８】
0005469191.tif 000012
【図９】
0005469191.tif 000013